2019-2020学年高中物理 第二章 恒定电流 第6节 导体的电阻 第1课时 影响导体电阻的因素

第二章恒定电流第6节导体的电阻第1课时影响导体电阻的因素导体的电阻学习目标1．学会应用不同的方法探究影响导体电阻因素．2．理解电阻定律并应用它来解决相关问题．3．了解电阻率与温度的关系．4．理解伏安法测电阻的原理．填一填、做一做、记一记课前自主导学|基础知识·填一填|一、影响导体电阻的因素1．可能与导体电阻有关的因素(1)电阻丝的1．(2)电阻丝的2．(3)电阻丝的3．2．探究思路：为探究导体电阻是否与导体横截面积、长度和材料有关，我们保证三个因素中的两个不变，看电阻和另一个的关系，即用4法进行实验探究．横截面积长度材料控制变量二、导体的电阻1．导体的电阻：同种材料的导体，其电阻R与它的长度l成5，与它的横截面积成6；导体电阻与构成导体的材料7．2．公式：8，l表示导体沿电流方向的9，S表示垂直于电流方向的横截面积，ρ是10，表示材料的导电性能．正比反比有关R＝ρlS长度电阻率3．电阻率(1)物理意义：反映了材料导电性能的好坏，电阻率越11，表示这种材料的导电性能越好．(2)计算式：由公式R＝ρlS得，电阻率ρ＝12，国际单位为Ω·m.(3)决定因素：影响电阻率的因素有两个：一是13，二是温度．小RSl导体的材料(4)与温度的关系①金属的电阻率随温度的升高而14．利用这一特点可用于制造15．②有些合金如锰铜合金、镍铜合金的电阻率几乎不受温度变化的影响，常用来制作16．增大电阻温度计标准电阻|基础小题·做一做|1．正误判断(1)导体的长度越大，电阻越大．()(2)金属的电阻率由材料和温度决定．()(3)导体的电阻由电压和电流决定．()(4)导体的电阻率由导体的长度和横截面积决定．()×√××2．如图所示，若滑动变阻器的滑片P向C端移动时，小灯泡变亮，那么应将N接()A．B接线柱B．C接线柱C．D接线柱D．以上都可以解析：选B首先要明确小灯泡变亮了，这表明电路中的电流增大，滑动变阻器接入电路中的电阻值减小，长度变短，而滑动变阻器连入电路的电阻由下面的接线柱决定，只有N接C才能满足题意．故选B.3．(多选)关于材料的电阻率，下列说法正确的是()A．电阻率是反映材料导电性能好坏的物理量，电阻率越大的导体对电流的阻碍作用越大B．金属的电阻率随温度的升高而增大C．银材料的电阻率较锰铜合金的电阻率小D．金属丝拉长为原来的2倍，电阻率变为原来的2倍解析：选BC电阻率是材料本身的一种电学特性，与导体的长度、横截面积无关，D错误；金属材料的电阻率随温度升高而增大，B正确；合金的电阻率比纯金属的电阻率大，电阻率大表明材料的导电性能差，不能表明对电流的阻碍作用一定大，因为电阻才是反映对电流阻碍作用大小的物理量，而电阻除跟电阻率有关外，还跟导体的长度、横截面积有关，所以A错误，C正确．4．家用白炽灯泡的灯丝是由弹簧形状的钨丝制成的．下列三幅漫画生动地描绘了一位学生的经历，下图中坏的灯泡“比原来更亮”的原因是什么？提示：灯丝断了又重新搭接上，灯丝长度减小，由R＝ρlS知，l减小，R减小，又由P＝U2R，U不变，R减小，P增大，所以灯泡变亮了．|核心知识·记一记|1．导体的电阻与导体的横截面积、长度、材料、温度等有关．2．电阻率是反映材料导电性能的物理量，电阻反映了导体对电流的阻碍作用．3．电阻定律的表达式R＝ρlS是电阻的决定式，公式R＝UI是电阻的定义式．析要点、研典例、重应用课堂互动探究★要点一电阻定律R＝ρlS的理解和应用|要点归纳|1．电阻定律表达式R＝ρlS中各符号的含义(1)ρ表示导体材料的电阻率，与材料和温度有关．反映了导体的导电性能，ρ越大，说明导电性能越差；ρ越小，说明导电性能越好．(2)l表示沿电流方向导体的长度．(3)S表示垂直于电流方向导体的横截面积．2．电阻定律公式R＝ρlS的应用(1)应用电阻定律公式R＝ρlS解题时，一般电阻率ρ不变，理解l、S的意义是关键：l是沿电流方向的导体长度，S是垂直于电流方向的横截面积．(2)对于某段导体，由于导体的体积不变，若将导体的长度拉伸为原来的n倍，横截面积必减为原来的1n.根据电阻定律R＝ρlS知电阻变为原来的n2倍．3．电阻定义式与决定式的区别和联系R＝UIR＝ρlS是电阻的定义式，电阻本身与电压、电流无关是电阻的决定式，电阻的大小由导体的电阻率、横截面积、长度共同决定提供了一种测R的方法：只要测出U、I就可求出R提供了一种测导体的电阻率ρ的方法：只要测出R、l、S就可求出ρ区别适用于纯电阻元件适用于粗细均匀的金属导体或浓度均匀的电解液、等离子体联系R＝ρlS是对R＝UI的进一步说明，即导体的电阻与U和I无关，而是取决于导体本身的电阻率、长度和横截面积|例题展示|【例1】一段粗细均匀的电阻丝，横截面直径为d，电阻为R，现把它拉成横截面直径为d10的均匀细丝，它的电阻变为()A．100RB．1000RC．10000RD．R10000[解析]横截面直径为d的电阻丝拉制成直径为d10的均匀细丝后，横截面积变为原来的1100，而电阻丝的体积不变，则长度变为原来的100倍，根据电阻定律R＝ρLS可知，R′＝ρL′S′＝10000R，C选项正确，A、B、D选项错误．[答案]C【例2】如图甲为一测量电解液电阻率的玻璃容器，P、Q为电极，设a＝1m，b＝0.2m，c＝0.1m，当里面注满某电解液，且P、Q加上电压后，其U­I图线如图乙所示．当U＝10V时，求电解液的电阻率ρ是多少？[解析]由图乙可以求得电解液的电阻为R＝UI＝105×10－3Ω＝2000Ω由图甲可知电解液长为l＝a＝1m截面积为S＝bc＝0.02m2结合电阻定律R＝ρlS得ρ＝RSl＝2000×0.021Ω·m＝40Ω·m.[答案]40Ω·m[规律方法]公式R＝ρlS的应用策略(1)公式R＝ρlS中的l是沿电流方向的导体长度，S是垂直于电流方向的横截面积．(2)一定几何形状的导体，电阻的大小与接入电路的具体方式有关，在应用公式R＝ρlS求电阻时要注意导体长度和横截面积的确定．(3)一定形状的几何导体当长度和横截面积发生变化时，导体的电阻率不变，体积不变，由V＝Sl可知l和S成反比，这是解决此类电阻问题的关键．|对点训练|1．如图所示，a、b、c、d是滑线变阻器的4个接线柱．现把此变阻器串联接入电路中，并要求滑片P向接线柱d移动时，电路中的电流减小，则接入电路的接线柱可能是()A．a和bB．a和cC．b和cD．b和d解析：选B接a和b时，连入电路中的电阻丝是全部，滑片的移动不会影响接入电阻，故A错误；接a和c时，连入电路中的电阻丝是Pa部分．当滑片P向d滑动时，Pa电阻丝长度变长，电阻变大，则电流变小，故B正确；接b和c时，连入电路中的电阻丝是Pb部分．当滑片P向d滑动时，Pb电阻丝长度变短，电阻变小，则电流变大，故C错误；接b和d时，连入电路中的电阻丝是Pb部分．当滑片P向d滑动时，Pb电阻丝长度变短，电阻变小，则电流变大，故D错误．2．一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口，管中盐水柱长为16cm时，测得电阻为R，若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同．现将管中盐水柱均匀拉长至20cm(盐水体积不变，仍充满橡胶管)．则盐水柱电阻为()A.45RB.54RC.1625RD.2516R解析：选D由于总体积不变，设16cm长时的横截面积为S.所以长度变为20cm后，横截面积S′＝45S，根据电阻定律R＝ρLS可知：R＝ρ·LS，R′＝ρ54L45S，联立两式则R′＝2516R，故D正确，A、B、C错误．3.给装在玻璃管内的水银柱加一电压，则通过水银柱的电流为0.1A，若将这些水银倒入一个内径为前者2倍的玻璃管内，接在同一电压上，通过水银柱的电流为多少？解析：设水银柱在两种情况下的电阻分别为R1、R2，对应的长度、横截面积分别为l1、l2、S1、S2，则有R1＝ρl1S1，R2＝ρl2S2，两种情况下水银的体积相同，l1S1＝l2S2，S1＝πd22，S2＝π2d22，S2＝4S1，l1＝4l2.解得R2＝R116由欧姆定律：U＝I1R1＝I2R2，解得I2＝I1R1R2＝0.1×16A＝1.6A.答案：1.6A★要点二电阻和电阻率的区别和联系|要点归纳|电阻率与电阻的区别与联系物理量比较内容电阻率ρ电阻R物理意义电阻率是反映材料导电性能的物理量电阻是反映导体对电流的阻碍性能的物理量决定因素由导体的材料和温度决定，它与导体的长度和导体的横截面积无关，电阻率是“材料”的电阻率由导体的材料、长度、横截面积共同来决定，一般地说，不同的导体有不同的电阻，电阻是“导体”的电阻单位欧·米(Ω·m)欧(Ω)关系R＝ρlS|例题展示|【例3】关于电阻和电阻率的说法中，正确的是()A．导体对电流的阻碍作用叫做导体的电阻，因此，只有导体有电流通过时，才具有电阻B．由R＝UI可知，导体的电阻跟导体两端的电压成正比，跟导体中的电流成反比C．将一根导线一分为二，则半根导线的电阻和电阻率都是原来的二分之一D．某些金属、合金和化合物的电阻率随温度降低会突然减小为零[解析]导体的电阻率由材料本身性质决定，并随温度变化而变化，导体的电阻与长度、横截面积有关，与导体两端电压及导体中电流大小无关，A、B、C错；电阻率反映材料的导电性能，电阻率常与温度有关，存在超导现象，D对．[答案]D[易错警示]各种材料的电阻率一般都随温度的变化而变化．(1)金属的电阻率随温度的升高而增大．(2)半导体(热敏电阻)的电阻率随温度的升高而减小．|对点训练|4．下列关于电阻率的说法中，错误的是()A．电阻率只是一个比例常数，与任何其他因素无关B．电阻率反映材料导电性能的好坏，所以与材料有关C．电阻率与导体的温度有关D．电阻率在国际单位制中的单位为欧·米解析：选A电阻率反映材料导电性能的好坏，与材料有关，A选项错误，B选项正确；电阻率与温度有关，C选项正确；根据电阻定律R＝ρlS，解得ρ＝RSl，电阻率在国际单位制中的单位为欧·米，D选项正确．5．(多选)对电阻率及其公式ρ＝RSl的理解，正确的是()A．金属铂电阻的电阻率随温度升高而增大B．电阻率的大小与温度有关，温度越高电阻率越大C．同一温度下，电阻率跟导体电阻与横截面积的乘积成正比，跟导体的长度成反比D．同一温度下，电阻率由所用导体材料的本身特性决定解析：选AD电阻率主要由导体的材料决定，另外还与温度有关，与其他因素无关，C错，D对；纯金属材料的电阻率随温度的升高而增大，A对；有些材料的电阻率随温度的变化不大，如锰铜合金、镍铜合金，有些材料的电阻率随温度的升高会减小，如半导体材料，B错．[课堂小结]